螺旋断层放射治疗系统（helical tomotherapy,HT）是当今最先进的肿瘤放射治疗系统，是直线加速器与螺旋CT的完美结合，通过360度聚焦断层照射肿瘤，实现对恶性肿瘤患者高效、精确的治疗，引领了放疗发展的方向，其集图像引导放疗（IGRT），剂量引导放疗（DGRT）以及自适应放疗（ART）为一体，代表肿瘤放射治疗的未来。本文旨在讨论HT技术特点、其在中枢神经系统肿瘤中的应用现状、与传统放疗技术比较的优劣以及下一步的研究方向和重点。

HT是将6MV医用直线加速器的主要部件安装在螺旋CT的滑环机架上，加速管沿机架的径向安装，出射6 MV的扇形束X射线用于治疗，同时也可出射3.5 MV的扇形束X射线，经螺旋扫描而产生兆伏级的三维CT图像（MVCT））用于患者治疗前的位置验证和校准。HT以CT扫描的方式用扇形射野进行螺旋照射实现调强放疗，治疗床和机架类似螺旋CT是连续运动的，滑环机架结构使HT可以快速采集患者治疗摆位的CT图像，可实现360度全角度照射，单次照射可多达上万个子野，集IMRT（调强放射治疗）和IGRT于一体，在快速治疗的同时，实现ART或DGRT。与传统加速器比较，HT的主要结构特点：

HT的扇形射线照射野可以环绕机械等中心做360°连续旋转，同时治疗床沿等中心进床，照射野射线围绕患者产生了一个螺旋形照射通量图，连续的螺旋照射方式巧妙地解决了层与层衔接处的剂量不均匀问题^[1]。

HT采用气动二元多叶光栅设计，叶片宽0.625 cm，共64片，采用互锁设计调制成40 cm宽的照射野。二元是指在治疗过程中，叶片只有开和关两种状态，其开/关转换时间仅为20毫秒，能通过开关时间来调制子野强度，叶片的运动序列和开闭时间完成了对子野强度的调制，因而能在51个射野方向上实现百倍调强^[2]。

而以Rapidarc为代表的容积调强弧形放疗技术，主要通过多叶光栅MLC连续运动改变形状、调整输出剂量率以及机架的旋转角度实现调强治疗^[3]。基于以上的不同，HT系统具有以下优势：使用容积调强旋转技术，用非均匀强度射线，不同的强度级差，可达到很高的适形和剂量均匀度，实现靶区内剂量预期设计方案^[4]；HT放射治疗系统在完成IMRT时，用MVCT收集影像，不仅能矫正摆位误差，还可计算当天照射的实际剂量分布，用来评估和调整以后分次治疗的计划，易于实现ART和DGRT^[5]；治疗范围广，治疗摆位和验证自动化程度高，花费时间少^[6]。

目前HT已初步应用于全脑全脊髓放疗，以及脑转移瘤、胶质瘤、脑膜瘤等中枢神经系统良恶性肿瘤的治疗，其能够实现全身范围内的照射，与传统放疗技术相比，照射精确、剂量分布均匀、能够有效保护危及器官，降低正常组织不良反应。

HT在全脑全脊髓放疗中具有明显优势。受限于技术特点，传统直线加速器一次射野长度短，不能满足治疗需要，需多野衔接，射野衔接部位容易出现剂量重叠或漏照，造成放射性脊髓炎，截瘫或者肿瘤未控^[7]。而HT技术则可以在最大60 cm截面直径和160 cm长度的靶区范围内照射，无放射野之间的衔接问题，克服了传统放射治疗的不足^[8]。

2005年Bauman等^[9]报道了一例4岁室管膜瘤患者初步治疗结果，同传统直线加速器相比，HT显示出优越的靶区覆盖率，剂量均匀度更好，正常器官受量更少，开启了HT应用于全脑全脊髓的先河。随后2007年Penagaricano等^[10]在HT全脑全脊髓放疗方面给出了更为详尽的数据，该研究中，共9例患者入组，平均治疗长度为65.6 cm（53~74 cm），结果显示全部9例患者中，95%的等剂量曲线PTV的覆盖率为98.0%~100%，显示了HT应用于长且宽大的圆柱形靶区的优势，剂量分布令人满意，而治疗时间也在可接受的范围内；并在随后的研究^[11]中着重探索了HT在改善患者预后及降低放射性损伤方面的贡献，通过对18例患者（中位年龄12岁）3~48月（中位随访时间16.5月）的随访，其疾病相关性生存率可达89%（16/18），无病生存率达78%（14/18），总生存率达89%（16/18），且无急性放射性肺炎发生，进一步证实了HT在全脑全脊髓领域的临床应用价值，引发了该领域的研究高潮，特别是其与传统放疗方式的比较。

Kunos^[12]通过4例患者率先比较了HT与传统放疗的优劣。应用HT仅2%~14%的脊柱体积剂量超过23 Gy，而传统放疗为33%~44%，HT降低了放疗对于脊柱生长的影响，改善了患者生活质量，但是由于中低剂量区体积的明显增加，超过4 Gy区域占身体体积则高达50%~57%，远高于传统放疗的25%~37%，其影响和远期效应还需大样本随机、对照研究进一步明确。Sharma等^[13]比较了三维适形放疗、适形调强放疗及HT在全脑全脊髓计划中剂量分布，结果显示，三者95%等剂量曲线包绕PTV体积均在98%以上，但HT在剂量均匀度指数方面表现最优为0.96，三维适形放疗和适形调强放疗分别为0.91和0.84；颅脑适形度指数可达0.96，但脊髓的适形度方面却落后于适形调强放疗的0.83，HT在降低危及器官平均剂量、最大剂量及累积剂量方面具有优势，但该研究同时指出，HT治疗时间长于三维适形放疗和适形调强放疗，应当警惕治疗期间的身体位移和全身放疗剂量的积累。

除了剂量学上的优势，Sugie等^[14]重点对HT同步联合化疗急性不良反应进行了评估。与传统放射治疗相比，HT计划中，多数危及器官10 Gy以上及20 Gy以上体积比率较低，所有患者均无间断地完成放射治疗，三级及以上不良反应包括白细胞降低（11/12）、食欲减退（6/12）、贫血（5/12）以及血小板减少（5/12）；增加了肺、肾及肝脏的平均剂量以及包括肺在内的6种危及器官的V5。但其远期效应尚不明确，是否会增加放疗诱发第二肿瘤（RID）的风险，还需长时间的随访、观察。

早在2005年Yartsev等^[15]即报道了12例患者使用HT治疗体积较小脑转移瘤的结果，并MVCT进行图像引导，同质子放射治疗相比，在剂量均匀度方面表现更好，能和质子治疗达到相同的保护危及器官的效果，结果令人振奋。2006年Penagaricano等^[16]对HT和伽玛刀立体定向放射治疗（GKSRS）进行了比较，病例肿瘤体积在437~1 840 mm3，结果显示HT对肿瘤周围正常组织的累及方面劣于GKSRS，治疗时间也更长，但是HT能够治疗的肿瘤体积更大，因此在治疗多发和较大肿瘤方面具有优势，需要针对不同的肿瘤数量和体积对两种技术进行选择。

随着应用的成熟，对适应证的研究逐步深入，Bauman等^[17]对1~3个脑转移瘤，采用同步野内加量（simultaneous in field boost,SIB）照射方式（全脑30 Gy，转移瘤给予单次18 Gy放疗，从而肿瘤等效生物剂量达到60 Gy），证实正常器官在限制剂量以下，精确度在±2 mm，与其他的动态调强技术（如Rapidarc）相比，能够达到相似的靶区剂量，而正常组织的累及更少，该研究认为采用图像引导实现精确摆位是可行的，特别是采用MV级CT摆位验证，提高了照射的精度，从而为进一步探讨最优剂量分割奠定了基础。但是随后Vanderspek等^[18]将脑转移瘤的数量选择在3~6个时，（平均病灶数目5个，PTV 平均体积22 cm³），通过对10例计划的分析，显示传统调强放疗（IMRS）与HT比较，适形度方面相似，但是50%等剂量曲线包绕体积，IMRS计划反而更优（179.2 cm³ vs. 277.0 cm³），而且危及器官的平均最大受量更少（脑干和右侧视神经除外），IMRS与HT颅脑累积剂量分别为5.1和6.8 Gy/kg（P＜0.001），平均剂量分别为4.0和5.4 Gy（P＜0.001），差别有统计学意义，平均治疗时间IMRS仅为23 min，而HT却高达41 min，与我们普遍认识的适用于体积大、靶区形状复杂的观点发生了冲突。

2013年^[19]一项对23例患者81处转移灶的研究更为细致，其比较了适形数（conformation number,CN）、RTOG适形指数（conformity index,PITV）、靶区覆盖率（target coverage,TC）、均匀度(homogeneity index,HI）、最大剂量处方剂量比（ratio of maximum dose to prescription dose,MDPD）等多个参数，结果显示CN=0.790±0.101，PITV=1.161±0.154，TC=0.95±0.01，HI=0.142±0.022，以及MDPD=1.147±0.029，显示出很高的适形度及剂量均匀度。Gupta等^[20]在2009年的一项研究结果显示，SIB同步治疗胸部及颅脑病灶，全脑、脑转移病灶及胸部病灶剂量均匀度（DHI）和适形度（CI）分别为0.06±0.01和0.79±0.07；0.04±0.02和0.57±0.22；以及0.03±0.02和0.77±0.06。颅脑及胸部的平均治疗时间分别为9.8和11.3 min，初步证实了在治疗大体积复杂形状靶区方面的优势，实现了原发病灶与转移病灶的同步照射，为姑息治疗积累了经验。Baisden等^[21]研究结果同样显示HT更有利于保护正常器官，具有姑息减症及延长患者生存的优势。

颅脑放射治疗带来不可避免的治疗不良反应，特别是海马结构和边缘系统的损伤，会引起患者情感的改变，记忆能力的减退以及认知水平的下降^[22]。随着患者生存时间的延长，患者治疗后的生活质量逐渐受到重视。Soisson等^[23]采用HT治疗颅脑转移瘤，改善了计划的适形度，处方等剂量曲线紧贴PTV，包绕的正常组体积平均为3.4 ml，与直线加速器旋转照射方式比较，肿瘤周边剂量衰减更为迅速，海马、边缘系统受量大为降低。Knisely等^[24]开展的Ⅰ期临床试验比较了和传统直线加速器调强计划在躲避海马结构方面的差异，结果治疗海马结构中位平均剂量为5.5 Gy，最大剂量点为12.8 Gy，而在传统直线加速器调强计划中，上述两项指标分别为7.8 Gy及15.3 Gy；单次分割平均剂量分别为0.49 Gy及0.73 Gy，说明HT治疗系统优势明显，目前正在进行Ⅱ期临床的研究。

目前胶质瘤的HT应用研究较少。Donato等^[25]报道了11例高级别脑胶质瘤的治疗，采用SIB方式，PTV1剂量66 Gy，PTV2 60 Gy，分割30次，放疗期间同步联合替莫唑胺75 mg/m2，每日口服。3例患者（27%）治疗结束后4月死亡，3例患者（27%）出现进展，中位进展时间6月（1~12月），其余5例患者尚无复发或者进展迹象。放疗期间，患者仅仅出现了0~1度急性不良反应。研究认为HT治疗高级别脑胶质瘤安全有效，进一步改善了放射治疗的精确性，有效地躲避了靶区周围关键组织结构，为进一步推高剂量奠定了基础。与此相似的是来自Kim等的研究^[26] ，他们采用HT挽救性治疗8例Ⅲ、Ⅳ级脑胶质瘤复发患者，中位PTV体积69.5 cm³，中位剂量25 Gy，单次分割5 Gy，中位随访7.6月，所有患者均无急性放射不良反应出现。但以上两项研究样本量小，并非随机、对照研究，且放疗剂量也未能推高至常规剂量以上，因此在治疗高级别脑胶质瘤方面，尚不能充分说明其较传统直线加速器具有优势。

Marsh等^[27]首次比较了传统适形调强放疗（IMRT）与 HT局部照射高级别脑胶质瘤剂量学方面的优劣。结果发现无论是否刻意躲避对侧海马结构、神经干细胞区域以及边缘系统，IMRT计划较HT计划均能减少正常脑组织受照体积，而在刻意躲避上述结构的情况下，IMRT计划及HT计划均能减少正常脑组织受照体积，但此研究也仅仅有4例患者入组，其结论尚需进一步验证，而且该研究未证明何种技术对上述结构保护更为有效。

目前脑膜瘤应用HT技术的报道仅数例。Estall等^[28]在2010年报道了比较与传统多叶光栅直线加速器治疗脑膜瘤的剂量分布，共5例，评价的剂量参数包括处方剂量60 Gy时，PTV最大剂量、最小剂量、中位剂量、平均剂量、V（90%）、V（95%）和V（100%），传统多叶光栅直线加速器上述参数分别为64.9 Gy、40.1 Gy、60 Gy、59.6 Gy、95.4%、88.8%和69.2%，而HT上则为67.2 Gy、50.3 Gy、60 Gy、59.9 Gy、95.8%、83.5%和51.9%，HT的优势则主要体现在治疗时间短，平均6.7 min，传统多叶光栅直线加速器则平均需要18.4 min。Combs^[29]使用HT治疗了12例形状复杂脑膜瘤或（和）多发脑膜瘤病灶，患者耐受性良好，未观察到不良反应，其中4例患者随访2、4、17和29月后出现进展，研究者认为能够满足治疗脑膜瘤复杂剂量分布的需要，能够取得良好的临床效果。而目前最大宗研究来自Schiappacasse等^[30]，并将研究重点集中在对视觉通路的保护上，本研究共计28例，中位年龄57.5岁，肿瘤位于蝶鞍、海绵窦或蝶骨处，总的处方剂量为50或54 Gy，PTV中位剂量为51.7 Gy（50.2~55.9 Gy），中位覆盖指数为0.89（0.18~0.97），中位剂量均匀度为1.05（1~1.12）。急性暂时性不良反应均为1度，37.5%的患者出现头痛，28.5%出现眼睛干涩，25%出现放射性皮炎，随访3年，所有患者均未出现迟发性的放疗反应，无疾病进展。研究认为HT安全有效，在保证肿瘤剂量覆盖和均匀度的前提下，最大程度上减少了晶体和视交叉的剂量，可以用于治疗邻近视觉通路不可切除或不可完全切除脑膜瘤患者。

目前HT已在全球装机400余台，国内已装机运行7台。该技术高昂的成本限制了其推广和应用，研究尚处于起步阶段，普遍存在样本量偏小、没有严格的随机、对照、随访时间较短的缺点，远期效果或影响尚不明确。但目前多数研究都认为HT技术可以有效躲避重要的结构和器官、降低剂量、减轻甚至避免急性放射治疗不良反应的发生，适合大范围、长靶区、多病灶的照射。或许这种进步在将来与其他手段配合可以扩大肿瘤根治性放射治疗的适应证，纳入某些远地转移的患者，将剂量优势转化为患者预后的改善和生活质量的提高，这也是该技术真正的意义所在。但是HT同样增加了身体累积剂量，随着肿瘤治疗的进步，患者生存时间的延长，是否会对患者的健康造成不利的影响、是否会增加第二原发肿瘤的风险，这些还都是未知数，特别是在可根治、长期生存的肿瘤患者中，这种风险和影响也绝不是杞人忧天。如Levivier^[31]所总结的那样，任何一种放疗方式都具有自身的优势和劣势，不存在完美无缺、可以适用于各种情况的放疗技术。重要的是我们的放射肿瘤学家如何合理、有效地利用这项技术，扬长避短，进一步明确其适应证，充分发挥其优势。